RU233128U1 - Устройство для проведения низкоинтенсивной фотодинамической терапии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к медицинским устройствам, в частности к устройствам для светового облучения при фототерапии, и может быть использована в различных областях медицины для непосредственного облучения патологического очага, в частности, при фотодинамической терапии онкологических заболеваний, а также для удаления косметологических дефектов внеполостной локализации. Устройство для проведения низкоинтенсивной фотодинамической терапии включает в себя контролируемый источник импульсов света и систему питания и управления источником света, при этом источник света выполнен в виде матрицы светодиодов, смонтированных на радиаторе охлаждения, и помещенных в корпус с приспособлением для фиксации на облучаемом участке тела пациента, и подключенных к портативному микропроцессорному блоку управления и питания. Технический результат: повышение эффективности фотодинамической терапии при низкоинтенсивном световом воздействии и обеспечение мобильности пациентов в процессе терапевтических процедур. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к медицинским устройствам, в частности к устройствам для светового облучения при фототерапии, и может быть использована в различных областях медицины для непосредственного облучения патологического очага, в частности, при фотодинамической терапии (ФДТ) онкологических заболеваний, а также для удаления косметологических дефектов внеполостной локализации.

Метод ФДТ основан на световом воздействии на патологические новообразования после введения в организм фотосенсибилизаторов (ФС) - веществ повышающих чувствительность опухолевых тканей к свету. Процесс ФДТ можно разделить условно на следующие этапы: введение ФС в организм, преимущественное накопление ФС в области опухоли, возбуждение ФС в области интереса с формированием активных продуктов, гибель клеток и деструкция ткани, выведение ФС, заживление раны. Преимущественное накопление ФС в опухоли является специфическим свойством используемых фотосенсибилизаторов. Возбуждение ФС происходит при облучении области опухоли с накопленным ФС светом с длиной волны соответствующей полосе оптического поглощения ФС. Энергия возбуждения ФС передается молекулам кислорода, содержащегося в клетках опухоли, переводя его из основного триплетного квантового состояния в активную синглетную форму. Синглетный кислород (СК) обладает высокой реакционной способностью, и окисляет молекулы клетки, приводя к ее гибели и некрозу опухолевой ткани. В этом и состоит суть ФДТ.

Традиционно для процедуры ФДТ используются источники лазерного излучения мощностью несколько ватт (RU № 2147249 от 20.01.1997) и с длиной волны излучения в диапазоне спектра поглощения ФС.

При интенсивном световом облучении основное фотодинамическое действие производится в самом начале лазерного облучения, когда в генерации синглетных состояний участвует максимальное число молекул кислорода. В дальнейшем оба фактора - интенсивный расход кислорода в виде его активных форм и медленная диффузия свободного кислорода в области фотореакций - неизбежно приводят к уменьшению концентрации кислорода вблизи молекул ФС. Это приводит к ослаблению фотодинамического эффекта, следовательно, снижает продуктивность лечения. В то же время в течение всего времени проведения ФДТ интенсивное облучение лазерным излучением продолжается. Использование при процедуре ФДТ плотности мощности излучения 100-200 мВт/см² может приводить к наличию болевых ощущений у значительной части пациентов (H.Bonnet, "Chemical Aspects of Photodynamic Therapy", New York, Pergamon Press, 2000).

По современным представлениям, в эффективность ФДТ основной вклад вносят процессы, в которых возбужденные светом молекулы фотосенсибилизатора взаимодействуют с кислородом. При высокой плотности мощности облучения скорость поступления кислорода в ткани заметно меньше, чем скорость его утилизации в процессе ФДТ, что приводит к обеднению тканей кислородом. Использование света в условиях кислородного голодания влечет за собой необходимость увеличения продолжительности сеанса облучения для достижения терапевтического эффекта.

Кроме того, использование лазерных устройств для ФДТ ограничивается их большим весом и габаритами, что снижает мобильность их использования, приводя к необходимости проведения процедур в стационарных условиях при фиксированном положении пациента.

Известно лазерное медицинское устройство (RU № 46435 от 10.07.2005), содержащее блок питания, управляемый микропроцессорным блоком, связанный с оптическим блоком, включающим полупроводниковые лазерные источники, световоды, оптический узел юстировки и адаптер для подключения сменного волоконно-оптического инструмента. Лазерное медицинское устройство дополнительно включает функционально связанные с блоком управления блок стабилизации длины волны излучения лазеров, блок нетеплового мониторинга облучаемой зоны и блок индикации и контроля мощности снабженный блоками звуковой и световой сигнализации.

Общими признаками заявляемой полезной модели с аналогом является наличие блока питания и микропроцессорного блока управления связанного с оптическим блоком. Недостатком аналога является сложность и громоздкость устройства, ограничивающего мобильность пациента.

За прототип принято устройство (RU 108309 от 22.12.2010 г.), представляющее собой устройство светового воздействия на живой организм, включающее контролируемые источники света и систему управления источниками света, которые объединены в группы, каждая группа источников света подключена к центральной системе управления, центральная система управления выполнена с возможностью управления отдельными группами, при этом к центральной системе управления подключена система измерения физиологических параметров живого организма и система контроля параметров физиологического состояния живого организма.

Общими признаками заявляемой полезной модели с прототипом является наличие контролируемых источников света и связанной с ними системы управления источниками света.

Недостатком прототипа является сложность устройства из-за большого количества датчиков контроля, которые не имеют обратной связи с параметрами источника излучения.

Задачей полезной модели является создание портативного, автономного, универсального и эффективного устройства светового воздействия на организм человека при лечении онкологических заболеваний и устранении косметологических дефектов методом ФДТ.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эффективности фотодинамической терапии при низкоинтенсивном световом воздействии.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для проведения низкоинтенсивной фотодинамической терапии, включает контролируемый источник импульсов света и систему питания и управления источником света, согласно полезной модели, источник света выполнен в виде матрицы светодиодов, смонтированных на радиаторе охлаждения и помещенных в корпус с приспособлением для фиксации на облучаемом участке тела пациента и подключенные к микропроцессорному блоку управления и питания. Таким образом, повышение эффективности фотодинамической терапии происходит за счет снижения скорости выгорания фотосенсибилизатора ввиду низкой интенсивности импульсного источника излучения. Мобильность пациентов в процессе терапевтических процедур обеспечивается за счет портативного блока питания с малогабаритным литий-ионным аккумулятором.

В качестве источника оптического излучения выбрана матрица на основе современных высокоэффективных светоизлучающих диодов. Длина волны светодиодов выбрана соответствующая спектру поглощения широко применяемого фотосенсибилизатора Радахлорин. На фиг.1 представлено соотношение спектров поглощения Радахлорина и излучения светодиода. Перекрытие спектра поглощения Радахлорина и спектра излучения светодиодов обеспечивает поглощение световой энергии для эффективного возбуждения фотосенсибилизатора, который передает энергию возбуждения кислороду в клетках облучаемой части тела пациента с образованием активного синглетного кислорода, который, в свою очередь, окисляет молекулы клеток патологической ткани. При этом происходит некроз патологического образования, на которое воздействовали излучением матрицы светодиодов.

Устройство схематично представлено блок-схемой, изображенной на фиг. 2. Для электропитания устройства используется литий-ионный аккумулятор (1). Для заряда и контроля работы аккумулятора используется плата контроля (2) зарядки/разрядки аккумулятора. Для повышения и поддержания на одном уровне напряжения с аккумулятора используется повышающий DC-DC преобразователь (3). Микроконтроллер (4) генерирует ШИМ - сигнал, который подаётся на драйвер (5) для регулировки работы излучателя (светодиодной матрицы) (8). Режим работы излучателя задаётся с помощью кнопок управления (7) и отображается на дисплее (6).

Светоизлучающая матрица, состоящая, по меньшей мере, из 4-х светодиодов, смонтирована на радиаторе охлаждения и помещена в пластиковый корпус (фиг. 3), который имеет проушины для закрепления излучателя на теле пациента посредством эластичных ремней или лейкопластыря. В корпусе излучателя с внешней стороны имеются отверстия для отвода тепла от радиатора, и имеется отверстие для кабеля питания светодиодов.

Светоизлучающая матрица с помощью гибкого кабеля подключается к блоку питания и управления, внешний вид которого представлен на фиг. 4. Драйвер обеспечивает стабилизацию тока на светодиодах и под управлением микроконтроллера подает на светодиоды импульсы тока с заданной частотой. Микроконтроллер осуществляет управление режимами излучения светодиодов путем подачи управляющих сигналов на драйвер в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), обеспечивая излучение светодиодов в импульсном режиме с регулируемой частотой. Это позволяет проводить процедуры лечения в оптимальном режиме, снижая тепловую нагрузку на зону облучения и выбирая частоту и мощность облучения пораженных участков по методике с наиболее эффективным лечебным эффектом.

В блоке питания имеются кнопки управления для задания режима излучения, параметры которого отображаются на встроенном дисплее (фиг.4). Для выбора режима настройки имеется кнопка "Настройки". При переключении в режим настройки есть возможность увеличить или уменьшить значения параметров работы при помощи кнопок "Плюс" или "Минус" соответственно. После выбора параметров включение излучения светодиодов производится при помощи кнопки "Пуск", при этом инициируется работа светодиодной матрицы на заданных режимах, после чего излучение светодиодов осуществляется с заданной мощностью, частотой и определенным временем облучения, по истечении которого светодиоды выключаются. Емкости литий-ионного аккумулятора достаточно для проведения процедуры более полутора часов на максимальной мощности излучения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить лечение методом ФДТ внеполостных новообразований и косметологических дефектов во внестационарных условиях. Устройство имеет светодиодный излучатель, который можно зафиксировать на теле пациента посредством эластичных ремней или лейкопластыря, и блок питания и управления, который можно закрепить на поясе или поместить в кармане, обеспечивая мобильность пациента на время облучения в течение полутора часов и более.

Мощность светодиодного излучателя (матрицы) и время облучения задается таким образом, чтобы обеспечить суммарную плотность энергии облучения 200-350 Дж/см² в зависимости от клинических показаний.

Практические применения заявляемого устройства представлены в следующих примерах.

Пример №1. Пациент А. 1949 года рождения. Диагноз: рак кожи носа (базально-клеточный) 1 стадии T1N0M0. Локальный статус: при осмотре на коже спинки носа определяется эрозия без четких контуров, размером до 5 мм, покрытая коричневой коркой. Регионарные лимфоузлы шеи не пальпируются. Был введен фотосенсибилизатор Радахлорин, в дозе 1 мг на 1 кг веса. Проведен 1 сеанс ФДТ посредством светодиодного излучателя мощностью 71 мВт, закрепленного на месте опухоли лейкопластырем. Питание светодиодного излучателя осуществлялось от портативного блока питания и управления, находившегося в кармане пациента. Время облучения составляло 82 мин, что соответствовало средней плотности энергии 350 Дж/см². Во время облучения пациент мог свободно передвигаться, и не ощущал дискомфорта. После одного сеанса отмечался умеренный отек, гиперемия не требующие медикаментозного лечения, на 5 сутки наблюдалось появление серозно-геморрагической корочки. Во время процедуры болезненных ощущений пациент не отмечал. При осмотре через 2 месяца в области опухоли имелся рубец, до 4 мм, без признаков опухолевого роста.

Пример №2. Пациент Г. 1937 года рождения. Диагноз: рак кожи правой щеки (базально-клеточный) 1 стадии T1N0M0. Локальный статус: на коже правой скуловой области определяется серо-розовое опухолевидное образование с неровными и нечеткими контурами, размером до 7 мм. Регионарные лимфоузлы шеи не пальпируются. Был введен фотосенсибилизатор Радахлорин, в дозе 1 мг на 1 кг веса. Проведен один сеанс ФДТ посредством светодиодного излучателя, мощностью 71 мВт, закрепленного на месте опухоли лейкопластырем. Питание светодиодного излучателя осуществлялось от портативного блока питания и управления, находившегося в кармане пациента. Время облучения составляло 75 мин, что соответствовало средней плотности энергии 320 Дж/см². Во время облучения пациент мог свободно передвигаться, и не ощущал дискомфорта. После 1 сеанса отмечался умеренный отек, гиперемия не требующие медикаментозного лечения, на 5 сутки появление серозно-геморрагической корочки. Во время процедуры болезненных ощущений пациент не отмечал. При осмотре через 2 месяца в области опухоли имелся рубец, до 5 мм, без признаков опухолевого роста. При цитологическом исследовании опухолевых клеток не обнаружено.

Claims (2)

1. Устройство для проведения низкоинтенсивной фотодинамической терапии, включающее импульсный источник излучения и портативный блок питания и управления импульсным источником излучения, при этом импульсный источник излучения выполнен мощностью 71 мВт и длиной волны излучения, совпадающей с полосой поглощения фотосенсибилизатора Радахлорин, в виде матрицы светодиодов, смонтированных на радиаторе охлаждения, и помещенных в корпус с приспособлением для фиксации на облучаемом участке тела пациента, и подключенных к портативному блоку питания и управления импульсным источником излучения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что портативный блок питания и управления импульсным источником излучения обеспечивает задание мощности излучения, частоты следования импульсов и величины экспозиции излучения.